- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
- •1.1 Классификация и свойства чистых металлов
- •1.2. Цветные сплавы
- •1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов
- •1.3. Принципы разработки литейных сплавов
- •1.3.1. Общие положения синтеза сплавов
- •1.3.2. Оптимизация состава сплавов
- •2. Легкие цветные сплавы
- •2.1. Алюминиевые сплавы
- •2.1.1. Состав и свойства первичного алюминия
- •2.1.2. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •2.1.3. Взаимодействие алюминия с другими элементами
- •2.1.4. Литейные алюминиевые сплавы
- •2.1.5. Новые поршневые сплавы и режимы их термической обработки
- •2.2. Магниевые сплавы
- •2.2.1. Состав и свойства первичного магния
- •2.2.2. Выбор основы и легирующих элементов
- •2.2.3. Классификация магниевых сплавов
- •2.2.4. Литейные магниевые сплавы
- •2.2.5. Сверхлегкие магниевые сплавы.
- •2.3. Титановые сплавы
- •2.3.1. Состав и свойства чистого титана
- •2.3.2. Взаимодействие титана с другими элементами
- •2.3.3. Классификация титановых сплавов
- •2.3.4. Литейные титановые сплавы
- •2.3.4.1. Особенности литейных свойств
- •2.3.4.2. Термическая обработка титановых сплавов
- •2.3.4.3. Области применения титановых сплавов
- •3. Тяжелые цветные сплавы
- •3.1. Медные сплавы
- •3.1.1. Состав и свойства чистой меди.
- •3.1.2. Классификация и маркировка медных сплавов.
- •3.1.3. Взаимодействие меди с другими элементами.
- •3.1.4. Литейные латуни
- •3.1.5. Оловянные бронзы
- •3.1.6. Безоловянные бронзы
- •3.1.6.1.Алюминиевые бронзы
- •3.1.6.2. Свинцовая бронза
- •3.1.6.3. Прочие безоловянные бронзы
- •3.1.7. Медно-никелевые сплавы
- •3.2. Никелевые сплавы
- •3.2.1. Состав и свойства чистого никеля
- •3.2.1. Взаимодействие никеля с другими элементами
- •3.2.2. Жаропрочные литейные никелевые сплавы
- •3.3. Сплавы тугоплавких металлов
- •3.4. Цинковые сплавы
- •3.4.1. Состав и свойства чистого цинка
- •3.4.2 Литейные цинковые сплавы
- •Марки и химический состав литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •Некоторые физические и технологические свойства литейных цинковых сплавов (гост 25140–93)
- •3.4.3. Антифрикционные цинковые сплавы
- •3.5. Сплавы на основе олова и свинца
- •3.6. Легкоплавкие сплавы
- •3.7. Сплавы благородных металлов
- •3.7.1. Золото и его сплавы
- •3. Тяжелые цветные сплавы Медные сплавы. Классификация и маркировка медных сплавов
- •Методические указания
- •Плавка цветных сплавов
1. Общие сведения о цветных металлах и сплавах
К металлам относятся 82 элемента периодической системы Д.И. Менделеева. Их свойства определяются особенностями атомного строения, поэтому имеют связь с их атомным номером. Металлы отличаются от неметаллов высокой электро – и теплопроводностью, а также специфическим металлическим блеском. Металлы прочно вошли в нашу жизнь. Они используются как в чистом виде, так и в виде различных сплавов, которые являются смесью двух и более химических элементов.
1.1 Классификация и свойства чистых металлов
По промышленной классификации все металлы периодической системы Д.И. Менделеева делятся на черные и цветные. К черным относится железо, все остальные считаются цветными, несмотря на то, что собственным, отличным от других металлов, цветом обладают только желтое золото и розовая медь. Все остальные металлы отличаются только оттенками серебристо-белого, как у железа, и красноватого цвета. К черным металлам иногда относят и марганец, свойства которого очень близки к свойствам железа. К тому же он всегда присутствует в сплавах на основе железа.
Цветные металлы классифицируются по их важнейшим физическим свойствам: плотности, температуре плавления, прочности и пластичности, электропроводности и коррозионной стойкости. Немаловажное значение имеет и стоимость металла.
Плотность металлов колеблется в широких пределах. Условным порогом, делящим металлы на легкие и тяжелые, является 5 г/см3. В одной группе с самым легким металлом литием, плотность которого (0,54 г/см3) почти в два раза легче воды, находятся: калий, натрий, кальций, магний, бериллий, алюминий, титан и др. Самым тяжелым металлом является осмий, плотность его составляет 22,48 г/см3. Из более распространенных тяжелых металлов отметим золото (19,3 г/см3), вольфрам (19,3 г/см3), свинец (11,34 г/см3) и медь (8,96 г/см3).
Температуры плавления чистых металлов находятся в интервале от –39 оС у ртути до 3400 оС у вольфрама.
Важными характеристиками металлов, используемых для конструкционных целей, являются механические свойства, в первую очередь прочность и пластичность. Большинство из металлов, которые служат основой конструкционных сплавов, имеют прочность более 50 МПа и пластичность выше 5 %.
Наибольшей электропроводностью из чистых металлов обладает серебро, затем следуют медь, золото, алюминий.
Коррозионную стойкость чистых металлов принято определять потерей массы с 1 см2 поверхности после выдержки в течение одного часа в разбавленной (30 – 60 %) азотной кислоте при комнатной температуре. Наибольшей коррозионной стойкостью обладают золото, хром, ниобий, тантал, свинец. Однако при работе в обычных средах хорошую коррозионную стойкость имеют и другие чистые металлы. Здесь можно выделить цинк, алюминий, олово, которые используют для защиты некоторых сплавов (например, углеродистой стали) от окисления путем поверхностного покрытия.
Промышленное применение цветных металлов напрямую связано с их стоимостью. Многие из них являются дорогостоящими и дефицитными материалами. Стоимость металлов является производной от степени совершенства технологии их производства, поэтому имеет тенденцию к постоянному снижению (если не происходит исчерпание запасов сырья и удорожание энергии). Те металлы, которые ранее относились к дорогим и редким, со временем могут перейти в категорию обычных, широко применяемых в промышленности. Так произошло с алюминием, стоимость которого с 1827 года снизилась более чем на три порядка.